Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Đồ án tốt nghiệp
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SƠN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SƠN
TRÊN Ô TÔ
1.1. Chức năng nhiệm vụ của sơn
Sơn là hợp chất hóa học bao gồm: nhựa hoặc dầu chưng luyện, có chất màu hoặc
không có chất màu. Khi sơn lên bề mặt sản phẩm ta được lớp màng mỏng bám trên bề
mặt có tác dụng cách ly với môi trường khí quyển, bảo vệ và làm đẹp sản phẩm.
Sơn có nhiều loại và có những tác dụng khác nhau, trong đó chủ yếu là:
1.1.1 Tác dụng bảo vệ
Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta thường sử dụng các loại dụng cụ, thiết bị
được làm bằng kim loại, gỗ và chất dẻo. Vật liệu kim loại khi tiếp xúc với môi trường
ăn mòn, nước và không khí sẽ bị oxy hóa và ăn mòn, đặc biệt trong môi trường vùng
biển kim loại bị ăn mòn rất nghiêm trọng. Theo con số thống kê của một số nước, sự
ăn mòn hằng năm làm tổn hại từ 2% đến 4% tổng sản lượng kinh tế quốc dân (GDP).
Kết quả là tạo nên sự lãng phí rất lớn đến tài nguyên có hạn của quốc gia và làm cho
môi trường tự nhiên bị ô nhiễm nghiêm trọng.
Để bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn thường dùng phương pháp sơn, lớp sơn là lớp bảo
vệ có hiệu quả nhất trong nhiều lĩnh vực và đặc biệt trong công trình kiến trúc lớn. Ví
dụ: thiết bị trong môi trường vùng biển, nếu không có lớp sơn, tuổi thọ chỉ được vài
năm, khi được bảo vệ bằng lớp sơn chống ăn mòn lâu dài và định kỳ sơn, tuổi thọ sử
dụng có thể kéo dài 30 đến 50 năm, thậm chí đến 100 năm.
Gỗ và chất dẻo là hai loại nguyên liệu được sử dụng rộng rãi, gỗ thường bị mục nát
trong môi trường khí ẩm và vi sinh vật, chất dẻo thường bị lão hóa do nhiệt và ánh
sáng, vì vậy gỗ và chất dẻo cũng được bảo vệ bằng lớp sơn.
Điều quan trọng nhất của sơn là bảo vệ bề mặt sản phẩm. Màng sơn mỏng hình
thành trên bề mặt chi tiết cách ly với môi trường như nước, không khí, ánh sáng mặt
trời và môi trường ăn mòn (như axit, kiềm, muối…) bảo vệ sản phẩm không bị ăn
mòn. Nếu như bề mặt có lớp màng cứng, có thể làm giảm sự va đập, ma sát do đó sơn
còn có tác dụng bảo vệ cơ khí.
1.1.2 Tác dụng trang trí
Lớp sơn có thể tạo nên nhiều màu sắc khác nhau, đồng thời còn tạo ra bề mặt bóng,
trong công nghiệp đều dùng từ sơn nhựa tổng hợp như: nhựa gốc amin, nhựa acrylat,
nhựa poliurethan, nhựa epoxy…những loại sơn này không chỉ góp phần quan trọng
vào sự phát triển của nền công nghiệp nói chung mà còn đặc biệt được quan tâm trong
ngành sản xuất chế tạo ô tô nói riêng.
Các phương pháp gia công sơn thủ công như quét, phun, nhúng, sơn trục lăn đã
chuyển sang các phương pháp gia công sơn hiện đại như: sơn tĩnh điện, sơn cao áp
không có không khí, sơn bột tĩnh điện, sơn nhúng tĩnh điện.
Niên đại
Các loại sơn chủ
yếu
Phương pháp gia
công
Đặc điểm
Thập niên 50 thế
kỷ XX
Sơn nitroxenlulo,
sơn ankyd, sơn
bitum
Phun sơn thủ công,
nhúng
Hiệu suất thấp,
nguy hiểm, ô
nhiễm môi trường
cao
Thập niên 60 - 70
thế kỷ XX
Sơn gốc amin,
acrylat, epoxy,
nhúng tĩnh điện
anốt, sơn bột.
Chất thải phù hợp
với tiêu chuẩn
Thí nghiệm Sơn bề mặt tính
nước, sơn bóng bột
Sơn tĩnh điện
màng mỏng
Chất thải phù hợp
với tiêu chuẩn
Bảng 1.1 Quá trình phát triển của sơn và kỹ thuật gia công thế kỷ XX
1.3 Các loại sơn
Sơn có rất nhiều loại, mỗi loại có tính chất khác nhau. Căn cứ vào yêu cầu sử dụng
mà chọn loại sơn thích hợp
STT Loại sơn Ưu điểm Nhược điểm
1 Sơn dầu
Chịu khí hậu tốt, dùng trong
nhà, ngoài trời
Khô chậm, tính năng cơ khí thấp,
không thể mài, đánh bóng
2
Sơn thiên
nhiên
Khô nhanh, sơn gầy cứng, dễ
đánh bóng. Sơn bóng dẻo
chịu khí hậu tốt
Sơn gầy chịu khí hậu kém, sơn
béo không thể đánh bóng
3
Sơn phenol
formandehit
Màng cứng chịu nước, chịu
Bám chắc yếu, chịu ẩm yếu
9 Sơn
clovinyl
Chịu khí hậu tốt, chịu ăn mòn
hoá học, nước, chịu dầu
Bám chắc yếu, không thể đánh
bóng, mài, không chịu nhiệt độ
Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô Trang 3
Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Đồ án tốt nghiệp
trên 80 độ C
10 Sơn vinyl
Đàn hồi tốt, màu trắng, chịu
mài mòn và chịu ăn mòn hoá
học
Chịu dung môi, chịu nhiệt kém,
không chịu ánh sáng
11 Sơn acrylat
Màng sơn không màu, chịu
nhiệt, chịu khí hậu tốt, bền
màu chịu ánh sáng, chịu ăn
mòn hoá học
Chịu dung môi kém
12 polyester
Hàm luợng chất rắn cao, chịu
nhiệt, chịu mài mòn và cách
điện
Bám chắc yếu
13 epoxy
Bám chắc tốt, chịu kiềm, dai,
cách điện
Nếu tăng hàm lượng nhựa ankyd không khô sẽ làm giảm độ cứng không thể đánh
bóng. Độ bền khí hậu của sơn gốc nitroxenlulo rất kém để cải thiện cần cho thêm nhựa
gốc amin, làm tăng độ trong suốt, hàm lượng chất rắn và độ bền khí hậu. Sơn gốc
nitroxenlulo chịu ánh sáng kém sau một năm mất bóng, để cải thiện tính năng cho
thêm acrylat tính dẻo, có thể chịu ánh sáng, khí hậu, độ trong suốt, độ bóng, độ bám
chắc được nâng cao, sấy làm khô giảm đi nhưng dễ biến trắng, có thể dùng làm sơn ô
tô, sơn chất dẻo và gỗ.
Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô Trang 4
Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Đồ án tốt nghiệp
Sơn poliurethan có màng sơn bóng, cứng, chịu mài mòn tốt, bám chắc, chịu nhiệt,
chịu dung môi, tính bền hoá học cao là loại sơn cò nhiều tính năng tốt. Sơn sấy gốc
amin truyền thống và sơn sấy gốc amin acrylat dùng để sơn bề mặt ô tô, chịu mưa,
nắng, axit kém. Sơn sấy poliurethan chịu mưa nắng, axit tốt, dùng để sơn bề mặt ô tô
rất tốt.
Sơn nhựa gốc vinyl, nhựa polyvinylclorua (PVC) chịu ăn mòn hoá học tốt, chịu mài
mòn, nhưng độ kết tinh của nhựa rất mạnh, nhựa rất khó hoà tan, không thể làm sơn có
dung môi, thông thường chỉ làm sơn dày dạng keo, dùng làm sơn gầm ô tô hoặc vật
liệu trát khe hở xe ô tô.
Sơn hàm lượng chất rắn cao khoảng 80%. Có nhiều loại sơn như sơn ankyd, polieste,
epoxi, poliurethan, acrylat…trong đó hàm lượng chất rắn của sơn acrylat cao nhất.
không vượt quá 70%. Sơn hàm lượng chất rắn cao, sơn 1 lần có độ dày lớn hơn 40µm,
hiệu suất gia công cao. Sơn trong suốt acrylat, poliurethan dùng để làm chất đánh bóng
xe ô tô, có độ bóng rất cao, trang trí đẹp, sơn có màu dùng để sơn mặt ngoài xe ô tô.
Sơn epoxi có hàm lượng chất rắn cao, dùng làm sơn bảo vệ. Sơn polyeste có hàm
lượng chất rắn cao dùng để sơn lớp giữa xe ô tô hoặc tấm kim loại cuộn. Sơn
poliurethan hàm lượng chất rắn cao dùng làm sơn chất dẻo và gầm xe ô tô.
1.4 Những nhân tố cơ bản của sơn
Những nhân tố cơ bản của sơn gồm ba phần: nguyên liệu sơn, phương pháp và thiết
bị sơn, công nghệ và quản lý sơn
Nguyên liệu sơn (chủ yếu là sơn), phương pháp và thiết bị sơn là điều kiện quan
-Phương pháp đo và quy phạm đo tiên tiến
-Hoàn thiện chế độ thao tác sản xuất sơn hợp lý
-Xây dựng đội ngủ quản lý và kiểm tra chất lượng
Cuối cùng là nội dung quản lý của công ty bao gồm cả kiểm tra nguyên liệu ban
đầu, kỹ thuật đo, công nghệ gia công.
1.Quy định tiêu chuẩn chất lượng sơn
2.Xác định tính năng lớp sơn: Sơn trước khi đưa vào kho cần kiểm tra và nghiệm
thu để tránh sự cố sinh ra trong quá trình thi công sơn, gây tổn thất kinh tế.
Trong đó có các hạng mục kiểm tra như: bề ngoài, độ nhớt, độ hạt, kiểm tra
hàm lượng chất rắn.
3.Xác định tính năng gia công sơn
4.Đo tính năng màng sơn
1.6 Các phương pháp sơn cơ bản
Có nhiều phương pháp để gia công sơn căn cứ vào các điều kiện sau để chọn phương
pháp gia công thích hợp
- Tính chất và chủng loại sơn
- Yêu cầu chất lượng sơn
- Thiết bị và công cụ nhà máy đang có
- Hình dáng, nguyên liệu, kích thước của bề mặt sản phẩm
Mỗi phương pháp đều có ưu, nhược điểm khác nhau. Vì vậy khi chọn trước tiên cần
chú ý tới phương pháp có tính kinh tế cao nhất nhưng vẫn đáp ứng được yêu cầu kỹ
thuật đặt ra. Khi gia công sơn thường dùng các phương pháp sau: phun sơn có không
khí, phun sơn cao áp không có không khí, phun tĩnh điện, nhúng tĩnh điện…
1.6.1 Phun sơn không khí
1.6.1.1 Nguyên lý
Phun sơn không khí dựạ vào dòng khí nén do sự chênh lệch áp suất giữa dòng
không khí nén đi qua vòi phun với bình phun chứa sơn, do đó sơn được hút ra trong
bình, nhờ dòng không khí nén đưa đến vòi phun, sơn được xé tơi thành những hạt nhỏ
bám đồng đều trên bề mặt sản phẩm.
1.6.1.2 Đặc điểm
chuyển sơn kín có lắp máy khuấy, thiết bị trao đổi nhiệt, đầu vào không khí nén và bộ
phận giảm áp, máy lọc và đầu ra. Thể tích bình chứa sơn khoảng 20 - 120 lít, áp suất
gia công sơn khoảng 0.15 - 0.3 MPa (căn cứ vào số lượng súng sơn mà quyết định). Bộ
Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô Trang 7
Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Đồ án tốt nghiệp
phận trao đổi nhiệt đảm bảo nhiệt độ sơn không thay đổi, đảm bảo độ nhớt của sơn
trong quá trình gia công không đổi.
c. Súng sơn
Súng sơn là bộ phận quan trọng nhất khi phun, theo phương thức mù hóa sơn có
hai loại: hỗn hợp bên trong và hỗn hợp bên ngoài
a b
Hình 1.2: phương thức hỗn hợp của không khí nén với sơn
a . Hỗn hợp bên trong
b . Hỗn hợp bên ngoài
1 : không khí nén
2 : sơn
Theo phương thức cung cấp sơn phân thành ba loại: kiểu hút, kiểu trọng lực, kiểu áp
lực.
Súng sơn kiểu hút nhờ dòng không khí cao tốc ở chỗ vòi phun sinh ra giảm áp, sơn
được hút lên thành dạng sương mù, lượng sơn phun ra chịu ảnh hưởng của độ nhớt, tỷ
trọng sơn và đường kính vòi phun. Vòi phun đường kính lớn, lượng sơn thoát ra nhiều
nhưng nếu áp suất không đủ, tạo thành mù sơn không tốt. Thể tích bình chứa khoảng 1
lít, dùng cho sản xuất nhỏ.
Bình chứa sơn của súng phun kiểu trọng lực lắp ở phía trên súng sơn, nhờ vào
trọng lực chảy đến vòi phun và tác dụng giảm áp của dòng khí cao tốc. Do đó, lượng
sơn thoát ra nhiều hơn súng phun sơn kiểu hút. Thể tích bình chứa sơn khoảng 200
-500ml, lượng sơn thoát ra nhiều nhưng dễ dàng chùi rửa. Nếu thay thế bằng thùng sơn
ở vị trí cao có thể thỏa mãn phun sơn hàng loạt.
Súng phun sơn kiểu áp lực, nhẹ, linh hoạt, lượng sơn phun ra có thể điều chỉnh
dựa vào biên độ rộng áp suất thùng sơn, có thể làm việc khi có nhiều súng sơn, thỏa
1.6.2 Phun sơn cao áp không có không khí
1.6.2.1 Nguyên lý
Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô Trang 9
Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Đồ án tốt nghiệp
Phun sơn cao áp là dùng bơm cao áp tăng áp suất của sơn lên 10 - 25MPa, sơn di
chuyển với tốc độ 100m/giây, phun ra từ lỗ nhỏ đầu súng sơn, va đập mãnh liệt với
không khí tạo mù sơn đến bề mặt sản phẩm. Tạo mù sơn không cần không khí nén nên
gọi là phun sơn không có không khí.
1.6.2.2 Đặc điểm
Ưu điểm
So sánh với phun sơn không khí, phun sơn cao áp có những ưu điểm sau:
- Hiệu suất sơn cao, do lượng sơn cao áp thoát ra nhiều, hạt sơn phun ra có tốc độ
cao, nên hiệu suất sơn cao gấp ba lần so với phun sơn không khí.
- Hiệu quả sơn che phủ rất tốt đối với chi tiết phức tạp. Bởi vì mù sơn không có
dòng không khí nén, tránh những bộ phận như góc cạnh, khe hở vì có sự phản hồi
của không khí mà bị che lấp.
- Có thể phun sơn có độ nhớt cao, thấp. Khi phun sơn có độ nhớt cao được màng
sơn dày, giảm số lần gia công.
- Hiệu suất sử dụng sơn cao, ô nhiễm môi trường thấp. Bởi vì không có tác dụng
khuếch tán không khí nên khi phun không có không khí sơn bay ra ít, phun sơn
hàm lượng chất rắn cao dùng ít dung môi, lượng dung môi bay ra ít, vì thế cải
thiện được ô nhiễm môi trường.
Nhược điểm
Nhược điểm của phun sơn cao áp không có không khí là: không thể điều chỉnh
được lượng sơn phun và biên độ mù sơn. Ngoài việc thay thế vòi phun, chất lượng bề
ngoài màng sơn thấp hơn phun không khí. Đặc biệt là không thích hợp gia công sơn
trang trí mỏng.
1.6.2.3 Thiết bị
Thiết bị phun sơn cao áp không có không khí gồm: nguồn động lực, bơm xi lanh trụ,
máy lọc, dây dẫn, súng sơn, bộ điều chỉnh áp suất và thùng chứa sơn
tốt.
Bơm cao áp dạng chuyển động kép, khi piston trụ chuyển động lên xuống đều
phun ra sơn, lượng sơn phun ra bằng nhau nên gọi là bơm có hai tác dụng. Đặc điểm
của nó là: chuyển động ổn định, biến động áp suất của sơn nhỏ, chi tiết bị mài mòn ít,
thời gian sử dụng dài.
- Máy lọc ổn áp:
Tác dụng ổn áp làm cho áp suất sơn ổn định. Khi piston trụ chuyển động lên
xuống ở hai đầu là điểm chết, tốc độ bằng không. Ở điểm chết này không có sơn phun
ra, áp suất sơn dao động không ổn định, thiết bị ổn áp làm giảm dao động này, nâng
cao chất lượng lớp sơn.
Thiết bị ổn áp là một cái ống ở dưới đáy sơn đi vào, đầu ra không có van đơn
hướng cầu thép, khi sơn đi vào có áp suất nhỏ hơn áp suất trong ống, van đóng chặt.
Thể tích của ống càng lớn, tác dụng ổn áp càng rỏ rệt. Thiết bị lọc và ổn áp ghép với
nhau dùng để lọc dung dịch, đề phòng sơn làm tắc đường ống cao áp.
- Ống dẫn sơn:
Yêu cầu ống dẫn sơn mềm, nhẹ, chịu ăn mòn dung môi và chịu cao áp trên 25
MPa. Ống chịu cao áp là ống mềm có hai lớp trong và ngoài là nilon hoặc politetra
flovinyl, ở giữa là sợi thép không gỉ, ngoài ra còn có dây tiếp đất. Thông thường dùng
ống trong khoảng 6 - 9mm, sơn có độ nhớt cao chọn ống có đường kính lớn, chiều dài
5 - 30m, không nên chọn ống dài quá để tránh tổn thất áp suất.
1.6.2.4 Phạm vi ứng dụng
Phun sơn cao áp không có không khí: chủ yếu dùng để sơn chi tiết, sản phẩm có
diện tích lớp như tàu biển, dầm cầu… ngoài ra còn sử dụng để sơn phần dưới của ô tô,
Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô Trang 12
Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Đồ án tốt nghiệp
do hiệu quả bám dính cao hơn phương pháp phun sơn không khí nhưng chất lượng sơn
kém hơn vì vậy không dùng để sơn các lớp sơn trang trí yêu cầu chất lượng cao.
1.6.3 Sơn tĩnh điện
Hầu hết các nhà khoa học trên thế giới đều công nhận rằng: hiếm có một công
nghệ sơn hiện đại nào được phát minh và đưa vào sử dụng phục vụ sản xuất, thay thế
Cần có quy phạm nghiêm túc về an toàn lao động
c. Thiết bị
Thiết bị mấu chốt của sơn tĩnh điện là bộ phận khống chế tĩnh điện cao áp, bộ sinh
ra tĩnh điện cao áp và súng phun. Căn cứ vào nguyên lý tạo mù sơn khác nhau, súng
sơn tĩnh điện phân thành 3 loại chính : tạo mù sơn tĩnh điện ly tâm, tạo mù sơn tĩnh
điện không khí, tạo mù sơn tĩnh điện chất lỏng áp suất cao.
Hình 1.9 Súng phun sơn tĩnh điện
- Phun sơn tĩnh điện kiểu ly tâm:
Phun sơn tĩnh điện kiểu ly tâm là do tác dụng của lực ly tâm 2000 - 4000
vòng/phút, sơn lúc đầu hình thành giọt ở đầu súng phun mang điện tích âm, dưới tác
dụng đẩy nhau của điện tích tạo nên mù sơn. Phương pháp phun sơn kiểu ly tâm có 2
loại: phun sơn tĩnh điện kiểu bàn xoay và phun sơn tĩnh điện kiểu cốc xoay
+ Phun sơn tĩnh điện kiểu bàn xoay:
Tốc độ quay của bàn xoay 4000 vòng/phút, có bàn xoay tốc độ lên đến 6000
vòng/phút, ở tốc độ cao như vậy sơn đã có tốc độ mù hóa nhất định. Phương của lực ly
tâm của bàn xoay trùng với phương của điện trường. Vì thế, mù sơn của phun sơn tĩnh
điện kiểu bàn xoay bay ra rất ít, hiệu suất sử dụng rất cao. Khi làm việc bàn xoay có
thể lên xuống, làm cho sơn bám đồng đều. Do giá treo sản phẩm tự quay hoặc bố trí
hai bàn xoay, mặt trước và mặt sau của sản phẩm đều được sơn. Phun sơn tĩnh điện
kiểu bàn xoay dùng để sơn chi tiết nhỏ và trung bình, có hiệu suất sử dụng cao.
+ Phun sơn tĩnh điện kiểu cốc xoay
Đầu nhọn miệng cốc xoay, nơi điện cực phóng điện có mật độ điện tử rất cao, nâng
cao sơn mang điện tích. Tốc độ chuyển động của cốc xoay trên 2000 vòng/phút, có
loại đạt đến 6000 vòng/phút. Phương của lực ly tâm cốc xoay thẳng góc với phương
Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô Trang 14
Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Đồ án tốt nghiệp
của điện trường, biên độ sơn có dạng vòng, mù sơn bay ra nhiều sơn hơn so với kiểu
bàn xoay.
Biên độ sơn là khoảng cách mà vệt sơn xuất hiện trên bề mặt sản phẩm, quyết định
bởi đường kính, tốc độ quay, lượng sơn phun ra và cường độ điện trường.
V, súng cầm tay có điện áp là 6x10
5
V. Do đó căn cứ vào súng sơn mà chọn điện áp.
Hình 1.11 Quan hệ giữa điện áp và hiệu suất bám
Hình 1.12 Quan hệ giữa điện áp xuyên kích và khoảng cách
giữa các điện cực
Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô Trang 16
120
100
80
6040
20
100
80
60
40
20
H
i
ệ
u
s
u
ấ
t
b
á
m
trí các súng phun sơn không ảnh hưởng đến nhau. Khoảng cách giữa các súng phun
thường gấp 1.5 lần biên độ sơn, thông thường vào khoảng 800mm.
- Giá treo:
Giá treo phải chắc chắn không lay động trước sau để tránh khoảng cách quá xa hoặc
quá gần không những phải đảm bảo màng sơn bằng phẳng, đồng đều mà còn phải đảm
bảo an toàn. Chi tiết treo cách đất hoặc cách xích treo không nhỏ hơn 1m để tránh ảnh
hưởng độ che phủ của phù sơn trên chi tiết. Móc treo cần phải định kỳ làm sạch sơn
che phủ, bảo đảm chi tiết tiếp đất tốt.
- Đường kính cốc xoay:
Thông thường căn cứ vào chiều rộng và hình dánh của chi tiết mà sử dụng tổ hợp
súng phun cốc xoay có đường kính khác nhau để màng sơn đồng đều.
- Lượng sơn phun ra:
Khi lượng sơn phun ra lớn, một số sơn ở đầu súng không mang điện tích, hiệu quả
tĩnh điện không phát huy tác dụng lúc này cần bố trí nhiều vòi phun để làm tăng tổng
lưu lượng sơn. Để có năng suất cao, lưu lượng sơn càng lớn càng tốt nhưng với điều
kiện phải đảm bảo hiệu quả tĩnh điện.
- Yêu cầu đặc tính sơn:
Điện trở của sơn thông thường trên 100M
Ω
, sơn có trở kháng lớn, số phần tử
mang điện tích trong sơn tĩnh điện rất kém. Do đó sơn tĩnh điện cần cho dung môi có
cực để nâng cao độ dẫn điện của sơn, làm cho điện trở của sơn giảm còn 5 - 50 M
Ω
.
Sơn dẫn điện tốt, tốc độ tiêu hao điện tích rất nhanh, điện áp tĩnh điện tăng lên. Ví dụ:
sơn nước và sơn lót kim loại bình chứa sơn phải cách điện tốt với đất mới có thể thực
hiện sơn tĩnh điện.
Độ nhớt sơn ảnh hưởng đến tính năng mù hóa, thông thường vào khoảng 20 giây,
nếu như nâng cao hàm lượng chất rắn, cần gia nhiệt sơn 40°C, lúc đó độ nhớt của sơn
ở nhiệt độ thường có thể nâng cao 30 - 40 giây.
điện dạng nước).
Nhược điểm
- Nhiệt độ sấy cao trên 200°C, màng dễ biến màu
- Thiết bị chuyên dùng thay màu không thuận lợi
Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô Trang 18
Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Đồ án tốt nghiệp
- Sau khi sấy màng sơn khó sơn sửa chữa lại
- Tính trang trí màng sơn kém, độ bóng và độ bằng phẳng không bằng phun sơn
- Sơn bột có độ bám chắc kém, nhiều trường hợp phải sử dụng xử lý bằng nhiệt
luyện. Sơn bột có hai loại: sơn nhiệt dẻo và sơn nhiệt rắn. Sơn bột nhiệt dẻo chuyên
dùng có loại: liclovinyl, polivinyl, poliacrylat, nhựa Flo, poliether clo hóa… Sơn
bột nhiệt rắn gồm các loại: epoxi, polieste, acrylat, poliurethan… Độ nóng chảy, độ
nhớt nóng chảy của sơn bột nhiệt rắn thấp hơn sơn bột nhiệt dẻo, độ bám chắc và
độ bằng phẳng của màng sơn của sơn bột nhiệt rắn tốt hơn sơn bột nhiệt dẻo. Phần
lớn nhựa sơn bột nhiệt dẻo có tính kết tinh, sau khi sấy, tiến hành xử lý sấy nước để
đảm bảo độ bám chắc của màng sơn.
c. Thiết bị
Thiết bị sơn bột tĩnh điện gồm có: bộ phận cung cấp sơn, bộ phận sinh tĩnh điện,
máy sơn tĩnh điện, phòng phun, hệ thống bột hồi lưu và phòng sấy.
Điện áp đầu ra của bộ phận sơn tĩnh điện phải đạt đến 60 - 100KV, dòng điện nhỏ
hơn 300μA. Thông thường ống tinh thể tiêu hao điện thấp, thể tích nhỏ, có thiết bị an
toàn.
Hình 1.14 Máy sơn bột tĩnh điện SH - 206
Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô Trang 19
Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.15 Máy sơn bột tĩnh điện VPEC - 201
Hình 1.16 Buồng sơn bột tĩnh điện
Súng phun tĩnh điện gồm có loại cố định và loại cầm tay. Sản xuất trên dây
chuyền thường dùng loại cố định, gia công trên hiện trường thường dùng loại cầm
tay… Phân loại súng sơn tĩnh điện theo hình thức mang điện: loại mang điện bên trong
Đầu ra bụi
Đầu vào bụi
không khí
1
9
3
2
6
5
4
8
7
Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Đồ án tốt nghiệp
thường chỉ có 30 - 35%, cần phải có thiết bị thu hồi mới có thể nâng cao hiệu suất trên
95%, nâng cao hiệu quả kinh tế. Thiết bị thu hồi gồm có ác loại: loại quay, loại túi vải
và loại phối hợp của chúng. Loại quay tiếng ồn lớn tiêu hao điện nhiều, hiệu suất thu
hồi không cao. Loại túi vải có thể tích nhỏ, tiếng ồn ít, hiệu suất thu hồi cao nhưng cần
phải dùng biện pháp gây chấn động hoặc thổi dòng khí ngược để túi vải không bị tắc.
a) b)
Hình 1.19 Thiết bị thu hồi sơn
a) Kiểu xoay
b) Kiểu vải lọc
1: vỏ ngoài 2: máy thông gió ly tâm 3: động cơ 4: vải lọc 5: ống không khí
6: kết cấu chấn động 7: đế máy 8: bảng điện 9: bộ phận giảm tiếng ồn
Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô Trang 22
Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.20 Phòng sơn và thiết bị thu hồi bột sơn
Những nhân tố ảnh hưởng đến công nghệ sơn tĩnh điện sơn bột là: điện áp sơn, khoảng
một lớp sơn gồm có bột nhựa và sơn nhúng tĩnh điện. Nó có ưu điểm của sơn
nhúng tĩnh điện như thời gian kết tủa ngắn, năng suất cao, độ dày màng sơn đồng
đều, có thể điều chỉnh độ dày thông qua điện áp. Ngoài ra còn tránh được những
vấn đề tồn tại khi gia công sơn bột theo phương pháp thông thường. Những nhược
điểm của phương pháp này là do tác dụng của nước, khi sấy sinh ra lỗ xốp của sơn,
Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô Trang 23
Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM Đồ án tốt nghiệp
nhiệt độ sấy cao, lớp sơn dày hơn khi sơn nhúng tĩnh điện thông thường vào
khoảng 40 - 100μm.
e. Phạm vi ứng dụng
Hiện nay công nghệ sơn bột tĩnh điện được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành
công nghiệp như: công nghiệp hàng hải, công nghiệp hàng không, công nghiệp chế tạo
xe hơi và xe gắn máy… đến các lĩnh vực như sơn trang trí, xây dựng công nghiệp, xây
dựng dân dụng…
Thường dùng để sơn các sản phẩm là các chi tiết vỏ cột bơm xăng, kết cấu khung
thép nhà máy, các chi tiết xe máy, vỏ nồi cơm điện, khung bếp gas Dễ dàng tự động
hoá tiết kiệm được chi phí nhân công, dễ dàng lưu trữ, không yêu cầu công nhân có tay
nghề cao (khi không đạt yêu cầu có thể làm lại dễ dàng). Công nghệ sơn bột đang ngày
một phát triển hơn do môi trường ngày càng đuợc quan tâm hơn.
1.6.3.3 Phương pháp sơn nhúng tĩnh điện
a. Nguyên lý
Dòng một chiều được cấp vào bể sơn và vật thể. Lớp sơn tạo ra dính vào bề mặt
vật thể qua một quy trình gọi là sự điện phân. Quá trình kết tủa điện phân (ED) là một
phương pháp sơn đặc biệt mà nó phân tán trong nước và bám trên bề mặt nền của vật
sơn để tạo thành lớp màng đồng đều không hòa tan trong nước.
Có hai loại sơn nhúng tĩnh điện, quá trình kết tủa bằng ion tích điện âm chuyển
động đến cực dương thân xe và quá trình kết tủa bằng điện ion tích điện dương chuyển
động đến cực âm của thân xe.
ED tích điện âm ED tích điện dương
Và katot có phản ứng sau:
2H
2
O + 2e → 2OH + H
2
↑
Quá trình điện phân làm cho giá trị pH của dung dịch tiếp xúc anốt giảm đi, giá trị
pH của dung dịch tiếp xúc katốt tăng lên. Ở hai mặt tiếp xúc điện cực đều sinh ra chất
khí. Độ dẫn điện của dung dịch điện phân ngày càng lớn, điện phân ngày càng mãnh
liệt, giá trị pH thay đổi càng lớn, bọt khí sinh ra càng nhiều. Tạo bọt khí là nguyên
nhân cơ bản tạo nên màng sơn nhúng tĩnh điện có nhiều lỗ châm kim và thô.
- Điện kết tủa:
Sự ion hóa và ổn định phân tán trong nước của sơn nhúng tĩnh điện anốt khi
pH = 8 - 9; ion hóa và ổn định phân tán trong nước của sơn nhúng tĩnh điện katốt khi
pH = 5 - 6.7. Nhưng khi điện phân dung dịch chất điện phân, giá trị pH của dung dịch
tiếp xúc anốt giảm còn 3 - 4; giá trị pH của dung dịch tiếp xúc katốt tăng lên 12, khi
hạt keo được ion hóa điện li đến bề mặt điện cực, hạt keo trung hòa mất ổn định tách ra
bám trên bề mặt điện cực. Phản ứng kết tủa của sơn nhúng tĩnh điện katốt như sau:
2 H
2
O + 2e → 2OH + H
2
↑
Polym – N
+
HR
+
2
+ OH → Polym - NR
+
→ Polym – Polym ↓ + 2 CO
2
↑ + 2e
Nghiên cứu công nghệ sơn trong sản xuất chế tạo ô tô Trang 25
Copyright: Tài liệu đại học ©